JPH07147042A - 回転体制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 位相誤差算出のサンプリング周波数を上げる
ことにより位相制御ゲインを上げ、安定した位相制御が
可能な回転体制御装置を提供すること。 【構成】 シリンダ２の回転により発生する周波数信号
に基づいて速度検出回路５はシリンダ２の回転速度を検
出し、速度誤差算出回路６は速度誤差を算出し加算回路
９に出力する。周波数信号発生毎に位相検出回路１０７
はシリンダ２の回転位相を検出し、目標位相算出回路１
０９は目標位相を算出する。位相誤差算出回路１０８
は、検出位相と目標位相とから位相誤差を算出し、加算
回路９に供給する。加算回路９は位相誤差と速度誤差と
を加算し、シリンダ駆動回路１０に出力することにより
シリンダ２の回転を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ビデオテープレコーダ
（以下、ＶＴＲとする）やデジタルオーディオテープレ
コーダ（以下、ＤＡＴとする）等の磁気記録再生装置に
搭載されているシリンダ制御装置などの回転体制御装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、ＶＴＲやＤＡＴのシリンダ（ドラ
ム）など回転体を利用して構成されている装置が普及し
ている。

【０００３】以下、ＶＴＲに搭載されているシリンダを
例に挙げて、従来の回転体制御装置について説明する。
図１１は、従来の回転体制御装置の構成を示したブロッ
ク図である。

【０００４】図１１において、磁気ヘッド１を有するシ
リンダ２にはシリンダ１回転に２回以上の周波数信号を
発生する周波数信号発生器３と、１回転に１回位置検出
信号を発生する位置検出信号発生器４とが取り付けられ
ている。速度検出回路５は周波数信号に基づきシリンダ
２の回転速度を検出する。速度誤差算出回路６は検出速
度と所定の目標速度とから速度誤差を検出し加算回路９
に出力する。位相検出回路７は、回転位相基準信号と位
置検出信号とから回転位相を検出する。位相誤差算出回
路８は、検出位相と目標位相とから位相誤差を検出し加
算回路９に出力する。加算回路９は、速度誤差と位相誤
差を加算した合成誤差信号をシリンダ駆動回路１０に供
給する。シリンダ駆動回路１０は、合成誤差信号に基づ
いてシリンダ２を回転させる。

【０００５】以上のように構成される回転体制御装置つ
いて、以下その動作について説明する。

【０００６】速度検出回路５は、シリンダ２の回転によ
り発生する周波数信号の周期を計測し、検出した周期に
基づいてシリンダ２の回転速度を検出し、速度誤差算出
回路６に出力する。速度誤差算出回路６は供給された回
転速度と目標速度とから速度誤差を検出し、加算回路９
に出力する。

【０００７】位相検出回路７は、回転位相基準信号を基
準とした位置検出信号の発生位相を計測し、これに基づ
いてシリンダ２の位相を検出する。位相誤差算出回路８
は、検出位相と目標位相とから位相誤差を検出し、これ
を加算回路９に出力する。

【０００８】加算回路９は速度誤差と位相誤差を加算し
た合成誤差をシリンダ駆動回路１０に供給する。シリン
ダ駆動回路１０は、合成誤差に基づいてシリンダ２の速
度誤差と位相誤差が零になるようにシリンダ２の回転を
制御する。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の従
来構成では、位相制御系では位相誤差をシリンダが１回
転する間に１回しか検出しないため、応答性が低くなり
位相引込に時間を要するという問題点を有している。

【００１０】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、シリンダが１回転する間の位相誤差の検出回数を増
加して、安定性・応答性の高い位相制御が可能な回転体
制御装置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明の第１の構成の回転体制御装置は、回転体が
１回転する間に２回以上の周波数信号を発生する周波数
信号発生手段と、前記回転体が１回転する間に１回、位
置検出信号を発生する位置検出信号発生手段と、前記周
波数信号から回転速度を検出する速度検出手段と、前記
速度検出手段の出力と所定の目標速度とから速度誤差を
算出する速度誤差算出手段と、前記周波数信号が発生す
る度に、外部から供給される回転位相基準信号と前記周
波数信号とから回転体の位相を検出する位相検出手段
と、前記位置検出信号と前記周波数信号とに応じて、前
記回転位相基準信号と前記位置検出信号とが所定の位相
関係となるための目標位相を算出する目標位相算出手段
と、前記位相検出手段の出力と前記目標位相算出手段の
出力とから位相誤差を算出する位相誤差算出手段と、前
記速度誤差算出手段の出力と前記位相誤差算出手段の出
力とを加算する加算手段と、前記加算手段の出力に基づ
いて回転体を駆動する回転体駆動手段とを備えたもので
ある。

【００１２】本発明の第２の構成の回転体制御装置は、
回転体が１回転する間に２回以上の周波数信号を発生す
る周波数信号発生手段と、前記回転体が１回転する間に
１回、位置検出信号を発生する位置検出信号発生手段
と、前記周波数信号から回転速度を検出する速度検出手
段と、前記速度検出手段の出力と所定の目標速度とから
速度誤差を検出する速度誤差算出手段と、前記周波数信
号が発生する度に、前記位置検出信号と前記周波数信号
とから回転体の位相を検出する位相検出手段と、外部か
ら供給される回転位相基準信号の変化時から前記周波数
信号が変化するまでの時間差を測定する時間差測定手段
と、前記時間差測定手段の出力に応じて、前記回転位相
基準信号と前記位置検出信号とが所定の位相関係となる
ための目標位相を算出する目標位相算出手段と、前記位
相検出手段の出力と前記目標位相算出回路の出力とから
位相誤差を算出する位相誤差算出手段と、前記速度誤差
算出手段の出力と前記位相誤差算出手段の出力とを加算
し出力する加算手段と、前記加算手段の出力に基づいて
回転体を駆動する回転体駆動手段とを備えたものであ
る。

【００１３】本発明の第３の構成の回転体制御装置は、
回転体が１回転する間に２回以上の周波数信号を発生す
る周波数信号発生手段と、前記回転体が１回転する間に
１回、位置検出信号を発生する位置検出信号発生手段
と、前記周波数信号から回転速度を検出する速度検出手
段と、前記速度検出手段の出力と所定の目標速度とから
速度誤差を算出する速度誤差算出手段と、前記周波数信
号が発生する度に、前記周波数信号と前記位置検出信号
とから前記回転体の位置を検出する位置検出手段と、前
記位置検出手段の出力と前記速度検出手段の出力とから
前記位置検出信号の発生タイミングを算出する発生タイ
ミング算出手段と、外部から供給される回転位相基準信
号と前記発生タイミング算出手段の出力とから回転体の
位相を検出する位相検出手段と、前記位相検出手段の出
力と所定の目標位相とから位相誤差を検出する位相誤差
算出手段と、前記速度誤差算出手段の出力と前記位相誤
差算出手段の出力とを加算し出力する加算手段と、前記
加算手段の出力に基づいて回転体を駆動する回転体駆動
手段とを備えたものである。

【００１４】本発明の第４の構成の回転体制御装置は、
回転体が１回転する間に２回以上の周波数信号を発生す
る周波数信号発生手段と、前記回転体が１回転する間に
１回、位置検出信号を発生する位置検出信号発生手段
と、前記周波数信号が発生する度に、位置検出信号と周
波数信号との発生位相を計測する発生位相計測手段と、
前記発生位相を記憶するメモリと、前記位置検出信号と
前記周波数信号とに応じて、前記位置検出信号と前記回
転位相基準信号とが所定の位相関係となるための目標位
相を、前記メモリの記憶内容に基づいて算出する目標位
相算出手段と、前記周波数信号が発生する度に、前記回
転位相基準信号と前記周波数信号とから回転体の位相を
検出する位相検出手段と、前記位相検出手段の出力と前
記目標位相算出手段の出力とから位相誤差を算出する位
相誤差算出手段と、前記周波数信号と所定の目標速度と
から速度誤差を検出する速度誤差算出手段と、前記速度
誤差算出手段の出力と前記位相誤差算出手段の出力とを
加算し出力する加算手段と、前記加算手段の出力に基づ
いて回転体を駆動する回転体駆動手段とを備えたもので
ある。

【００１５】

【作用】第１の構成によれば、周波数信号の発生毎に回
転体の位相検出と、周波数信号が発生位置に対応した目
標位相の算出とを行う。そして、位相誤差を検出するた
め、位相誤差算出を回転体が１回転する間に周波数信号
の発生回数だけ行うことが出来る。

【００１６】第２の構成によれば、周波数信号発生の度
に、回転体の位相検出と回転位相基準信号入力からの経
過時間の計測とを行う。計測した時間に基づいて、所定
位相状態（位相引込状態）で回転位相基準信号入力から
計測時間が経過したときのシリンダの回転位相を、目標
位相として算出する。そして、検出位相と目標位相とか
ら位相誤差を検出する。このため、位相誤差の算出回数
を回転体が１回転する間に１回から周波数信号の発生回
数にまで増やすことができる。

【００１７】第３の構成によれば、周波数信号発生の度
に検出した回転体の位置と、その時点の回転速度とか
ら、位置検出信号の発生タイミングを算出する。そし
て、発生タイミングより検出した回転体の位相と定めら
れた目標位相とから位相誤差を検出するため、周波数信
号の発生する度に位相誤差を算出して位相制御を行うこ
とができる。

【００１８】第４の構成によれば、予め位置検出信号と
周波数信号との位相関係を計測し、メモリに記憶してお
く。そして、周波数信号発生の度にメモリの記憶内容に
基づいて、回転体制御装置に対応する最適な目標位相を
算出することにより、工作精度に起因する精度のバラつ
きによる性能の低下をなくし、正確な位相誤差が算出で
き、しかも位相誤差算出のサンプリング周波数を高める
ことができる。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら説明する。但し、以下に示す実施例は、回転体と
してＶＴＲに搭載されているシリンダを例に挙げて説明
する。

【００２０】図１は本発明の第１の実施例の回転体制御
装置の構成を示すブロック図であり、図２は第１の実施
例に用いる回転体と周波数信号発生手段と位置検出信号
発生手段との関係を示した透視図である。

【００２１】図１に示すように回転体制御装置は、回転
体となるヘッド１を有するシリンダ２と、周波数信号発
生手段となる周波数信号発生器３及びシリンダ２に取り
付けられた周波数信号発生素子２０１（図２参照）と、
位置検出信号発生手段となる位置検出信号発生器４及び
シリンダ２に取り付けられた位置検出信号発生素子２０
２（図２参照）と、速度検出手段となる速度検出回路５
と、速度誤差算出手段となる速度誤差算出回路６と、位
相検出手段となる位相検出回路１０７と、目標位相算出
手段となる目標位相算出回路１０９と、位相誤差算出手
段となる位相誤差算出回路１０８と、加算手段となる加
算回路９と、回転体駆動手段となるシリンダ駆動回路１
０からなる。

【００２２】図１に示された各回路の機能について、以
下に説明する。シリンダ２に取り付けられた周波数信号
発生器３は、シリンダ２の１回転に２回以上の周波数信
号を発生して速度検出回路５、位相検出回路１０７およ
び、目標位相算出回路１０９に供給する。同じくシリン
ダ２に取り付けられた位置検出信号発生器４はシリンダ
２の１回転に１回周波数信号を発生して目標位相算出回
路１０９に供給する。

【００２３】速度検出回路５は、周波数信号の発生周期
を計測し、それに基づきシリンダ２の回転速度を検出
し、速度誤差算出回路６に出力する。速度誤差算出回路
６は供給される検出速度と目標速度とから速度誤差を算
出し加算回路９に出力する。

【００２４】位相検出回路１０７は、周波数信号発生時
点でのシリンダ２の位相を検出し、位相誤差算出回路１
０８に供給する。

【００２５】目標位相算出回路１０９は、所定の位相関
係となるための目標位相を算出する回路であるが、その
算出方法を図２と図３とを用いて説明する。図３は回転
位相基準信号、位置検出信号及び周波数信号の波形を示
したタイミングチャートである。図２において、周波数
信号発生素子２０１と位置検出信号発生素子２０２は、
各々が周波数信号発生器３および位置検出信号発生器４
の取付位置を通過することで、図３に示した周波数信号
および位置検出信号が発生する。図２のシリンダ２で
は、ＡからＨまでの８つの周波数信号発生素子２０１が
等間隔（４５度毎）に配置され、素子Ａと位置検出信号
発生素子２０２とはシリンダ２の中心から２２．５度の
角度をなすように配置されている。

【００２６】シリンダ２は矢印の方向に回転するため、
位置検出信号の発生後、素子Ａから順番に周波数信号発
生器３を通過して周波数信号を発生する。図３で、素子
ＡからＨによる信号は周波数信号ＡからＨにそれぞれ対
応する。従って、位置検出信号発生後の周波数信号発生
回数から、周波数信号発生時点でのシリンダ位置を検出
することができる。例えば、位置検出信号発生後に３回
目の周波数信号は素子Ｃにより発生し、その周波数信号
の発生時点でのシリンダ２の位置は、位置検出信号発生
素子２０２から回転方向と逆方向に１１２．５度（＝２
２．５度＋４５度＋４５度）をなす位置であると求めら
れる。

【００２７】このことに基づき、位置検出信号の発生し
た後に発生する周波数信号の発生回数を、位置検出信号
の発生毎にリセットされるカウンタによって計数する。
そして、カウンタ値に対応するシリンダ位置での、前記
回転位相基準信号、前記位置検出信号および前記周波数
信号とが所定の位相関係となるための目標位相を算出す
る（図３のＴｓａ，Ｔｓｂ）。

【００２８】位相誤差算出回路１０８は、検出位相と目
標位相とから位相誤差を算出して加算回路９に供給す
る。加算回路９は、速度誤差と位相誤差を加算しシリン
ダ駆動回路１０に供給する。シリンダ駆動回路１０は加
算回路９の出力に基づいてシリンダ２を回転させる。

【００２９】以上のように図１に構成を示した回転体制
御装置について、以下その動作について説明する。

【００３０】位相検出回路１０７は、回転位相基準信号
が入力するとシリンダ２の位相検出を開始する。目標位
相算出回路１０９は、位置検出信号の発生毎に内部のカ
ウンタをリセットした後、このカウンタにより周波数信
号の発生回数の計数を開始する。

【００３１】位置検出信号発生後、１回目の周波数信号
（図３の周波数信号Ａ）が発生すると、速度検出回路５
はシリンダ２の回転速度を検出し、速度誤差算出回路６
に供給する。速度誤差算出回路６は、供給された検出速
度とシリンダ２の目標速度とから、速度誤差を検出して
加算回路９に出力する。

【００３２】同じく１回目の周波数信号が発生すると、
位相検出回路１０７は周波数信号発生時点の回転位相を
検出し、検出位相Ｔｐａとして位相誤差算出回路１０８
に供給する。同時に、目標位相算出回路１０９は周波数
信号Ａが発生によりカウンタ値に１を加算する。目標位
相算出回路１０９は、カウンタの値が１であるため図２
の周波数信号発生素子Ａによる周波数信号であると判別
し、素子Ａに対応した目標位相Ｔｓａを算出し、位相誤
差算出回路１０８に供給する。

【００３３】位相誤差算出回路１０８は、検出位相Ｔｐ
ａと目標位相Ｔｓａとから図３に示す位相誤差Ｔｅａを
算出し、加算回路９に位相誤差Ｔｅａを供給する。

【００３４】加算回路９は、周波数信号Ａの発生により
検出した速度誤差と位相誤差Ｔｅａとを加算してシリン
ダ駆動回路１０に出力する。シリンダ駆動回路１０は、
加算回路９の出力に基づいて、シリンダ２の位相誤差と
速度誤差が零となるようにシリンダ２の回転を制御す
る。

【００３５】周波数信号Ｂが発生した場合には、発生時
点での速度誤差と、検出位相Ｔｐｂと目標位相Ｔｓｂと
から求めた位相誤差Ｔｅｂとを加算した合成誤差に基づ
いて、シリンダ２の回転を制御する。

【００３６】以後、上記の動作を繰り返すことによって
シリンダ２の回転を制御する。以上のように第１の実施
例では、周波数信号の発生する度に、位相検出回路１０
７はシリンダ２の回転位相を検出し、目標位相算出回路
１０９は周波数信号の発生位置に対応した目標位相を算
出する。そして、位相誤差算出回路１０８は検出位相と
目標位相とから位相誤差を検出する。

【００３７】従って、従来ではシリンダ１回転につき１
回の位相誤差検出しか行っていなかったものを、本発明
では周波数信号発生回数にまで位相誤差の検出回数を増
やしたため、回転体の位相制御ゲインを上げて、従来よ
りも安定性・応答性の高い位相制御を行うことができ
る。

【００３８】なお、上記の第１の実施例において、図１
中に破線で囲まれた部分１００はマイクロコンピュータ
の中でソフトウェア処理によっても同様に実現すること
が可能であり、実施例にとどまるものではない。

【００３９】また、上記の第１の実施例において、周波
数信号は図３に示した矩形波として周波数信号の立ち上
がりエッジを信号の発生時点としているが、立ち下がり
エッジを発生時点としてもよい。そして、周波数信号は
矩形波でなく回転体の回転速度に比例した周波数で、回
転体の１回転に２回以上発生する信号であれば同様の効
果が得られるため、実施例にとどまるものではない。

【００４０】次に、本発明の第２の実施例について説明
する。図４は本発明の第２の実施例である回転体制御装
置の構成を示すブロック図であり、図２は第１の実施例
に用いる回転体と周波数信号発生手段と位置検出信号発
生手段との関係を示した透視図である。

【００４１】図４に示すように回転体制御装置は、回転
体となるヘッド１を有するシリンダ２と、周波数信号発
生手段となる周波数信号発生器３及びシリンダ２に取り
付けられた周波数信号発生素子２０１（図２参照）と、
位置検出信号発生手段となる位置検出信号発生器４及び
シリンダ２に取り付けられた周波数信号発生素子２０２
（図２参照）と、速度検出手段となる速度検出回路５
と、速度誤差算出手段となる速度誤差算出回路６と、位
相検出手段となる位相検出回路４０７と、目標位相算出
手段となる目標位相算出回路４０９と、時間差測定手段
となる時間差測定回路４１０と、位相誤差算出手段とな
る位相誤差算出回路４０８と、加算手段となる加算回路
９と、回転体駆動手段となるシリンダ駆動回路１０とか
らなる。

【００４２】図４に示された各回路の機能について、以
下に説明する。但し、図１と同一部分は同一符号とし説
明を省く。

【００４３】位相検出回路４０７は位置検出信号の発生
毎に内部のカウンタをリセットした後、このカウンタに
より周波数信号の発生回数を計数する。そして、カウン
タ値に対応するシリンダ位置に基づきシリンダの回転位
相を検出し、位相誤差算出回路４０８に出力する。但
し、位置検出信号発生後の周波数信号の発生回数とシリ
ンダの回転位置との関係は、第１の実施例における説明
に基づく。

【００４４】時間差測定回路４１０は、回転位相基準信
号入力から周波数信号発生までの時間を測定し、その測
定時間を目標位相算出回路４０９に出力する。

【００４５】目標位相算出回路４０９は、時間差測定回
路４１０から供給された測定時間に基づいて、シリンダ
２が所定位相状態（位相引込状態）で回転しているとき
の、回転位相基準信号入力から計測時間が経過したとき
の回転位相を目標位相として算出し、位相誤差算出回路
４０８に出力する。位相誤差算出回路４０８は、位相検
出回路４０７から供給された検出位相と目標位相算出回
路４０９から供給された目標位相とから、位相誤差を算
出し加算回路９に供給する。

【００４６】以上のように構成された回転体制御装置に
ついて、その動作を図５を用いて説明する。図５は回転
位相基準信号、位置検出信号及び周波数信号の波形と目
標位相到来信号の出力タイミングを示したタイミングチ
ャートである。

【００４７】回転位相基準信号を入力すると、時間差測
定回路４１０は入力時間差の計測を開始する。

【００４８】次に、位置検出信号発生器４から位置検出
信号が発生すると、位相検出回路４０７は、位置検出信
号の発生毎に内部のカウンタをリセットする。

【００４９】その後、位置検出信号発生後１回目の周波
数信号（図５の周波数信号Ａ）が入力すると、速度検出
回路５はシリンダ２の回転速度を検出し、速度誤差算出
回路６に供給する。速度誤差算出回路６は検出速度とシ
リンダ２の目標速度とから速度誤差を検出し、加算回路
９に出力する。

【００５０】同じ１回目の周波数信号が発生すると、位
相検出回路４０７はカウンタ値に１を加算する。この時
点でのカウンタ値は１であるため、この周波数信号は図
２の素子Ａによるものであることを検出し、この時点で
のシリンダ回転位相Ｐｒａを検出し、位相誤差算出回路
４０８に出力する。

【００５１】また、時間差測定回路４１０は、回転位相
基準信号入力から１回目の周波数信号発生までの時間差
Ｔａを計測し、目標位相算出回路４０９に出力する。目
標位相算出回路４０９は、時間差測定回路４１０から供
給された時間差Ｔａに基づいて目標位相Ｐｔａを算出
し、位相誤差算出回路４０８に出力する。

【００５２】位相誤差算出回路４０８は、検出位相Ｐｒ
ａと目標位相Ｐｔａとから位相誤差Ｐｅａを検出し、加
算回路９に出力する。加算回路９は、位相誤差Ｐｅａと
速度誤差とを加算してシリンダ駆動回路１０に出力す
る。シリンダ駆動回路１０は加算回路９の出力に基づい
て、シリンダ２の位相誤差と速度誤差が零となるように
シリンダ２の回転を制御する。

【００５３】素子Ｂにより２回目の周波数信号Ｂが発生
した場合には、検出位相Ｐｒｂと目標位相Ｐｔｂとから
求めた位相誤差Ｐｅｂと、この時点での速度誤差とを加
算した合成誤差に基づいてシリンダ２の回転を制御す
る。

【００５４】以後、上記の動作を繰り返しによりシリン
ダ２の回転を制御する。以上のように第２の実施例で
は、周波数信号発生の度に、時間差測定回路４１０が測
定した回転位相基準信号の入力からの時間差（経過時
間）に基づいて、目標位相算出回路４０９は所定位相合
致（位相引込）状態で回転位相基準信号の入力から計測
時間が経過したときの位相を目標位相として算出する。
また、同じく周波数信号が発生する度に、位相検出回路
４０７はシリンダ２の回転位相を検出する。そして、位
相誤差算出回路４０８は検出位相と目標位相とから位相
誤差を検出する。

【００５５】従って、従来のようにシリンダ１回転に対
して１回だけではなく、１回転に２回以上発生する周波
数信号の発生する度に位相誤差を算出するので、位相誤
差の算出回数を増やして回転体の位相制御ゲインを上
げ、従来よりも安定した回転制御を行うことができる。

【００５６】なお、上記の第２の実施例において、図４
中の破線で囲まれた部分４００はマイクロコンピュータ
の中でソフトウェア処理によっても同様に実現すること
が可能であり、実施例にとどまるものではない。

【００５７】また、上記の第２の実施例において、周波
数信号は図５に示した矩形波として周波数信号の立ち上
がりエッジを信号の発生時点としているが、立ち下がり
エッジを発生時点としてもよい。そして、周波数信号は
矩形波でなく回転体の回転速度に比例した周波数で、回
転体の１回転に２回以上発生する信号であれば同様の効
果が得られるため、実施例にとどまるものではない。

【００５８】次に、本発明の第３の実施例について説明
する。図６は本発明の第３の実施例であるシリンダ制御
装置の構成を示すブロック図であり、図２は第３の実施
例に用いる回転体と周波数信号発生手段と位置検出信号
発生手段との関係を示した透視図である。

【００５９】図６に示すようにシリンダ制御装置は、回
転体となるヘッド１を有するシリンダ２と、周波数信号
発生手段となる周波数信号発生器３及びシリンダ２に取
り付けられた周波数信号発生素子２０１（図２参照）
と、位置検出信号発生手段となる位置検出信号発生器４
及びシリンダ２に取り付けられた位置検出信号発生素子
２０２（図２参照）と、速度検出手段となる速度検出回
路５と、速度誤差算出手段となる速度誤差算出回路６
と、位置検出手段となる位置検出回路６０７と、発生タ
イミング算出手段となる発生タイミング算出回路６０８
と、位相検出手段となる位相検出回路６０９と、位相誤
差算出手段となる位相誤差算出回路６１０と、加算手段
となる加算回路９と、回転体駆動手段となるシリンダ駆
動回路１０とからなる。

【００６０】図６に示された各回路の機能について、以
下に説明する。但し、図１と同一部分は同一符号とし説
明を省く。

【００６１】位置検出回路６０７は、位置検出信号発生
の度に内部のカウンタをリセットした後、このカウンタ
により周波数信号の発生回数を計数する。そして、計数
したカウンタ値に基づいてシリンダ２の位置を検出し、
その位置情報を発生タイミング算出回路６０８に出力す
る。但し、位置検出信号発生後の周波数信号の発生回数
とシリンダの回転位置との関係は、第１の実施例におけ
る説明に基づく。

【００６２】発生タイミング算出回路６０８は、速度検
出回路５から供給されたシリンダ２の回転速度と、位置
検出回路６０７から供給された検出位置とから、最新の
位置検出信号が発生したタイミングを算出し、位相検出
回路６０９に供給する。

【００６３】位相検出回路６０９は、回転位相基準信号
発生の度に内部のカウンタをリセットした後、このカウ
ンタにより内部クロックの計数を開始する。そして、発
生タイミング算出回路６０８から発生タイミングを供給
されると、その時点のカウンタ値と発生タイミングとか
らシリンダ２の位相を検出し、位相誤差算出回路６１０
に供給する。位相誤差算出回路６１０は、位相検出回路
６０９から供給された検出位相と目標位相とから位相誤
差を算出し、加算回路９に供給する。

【００６４】以上のように構成された回転体制御装置に
ついて、以下にその動作を図７を用いながら説明する。
図７は回転位相基準信号、位置検出信号及び周波数信号
の波形を示したタイミングチャートである。

【００６５】回転位相基準信号が入力すると、位相検出
回路６０９は内部クロックの計数を開始する。

【００６６】そして、位置検出信号が発生すると、位置
検出回路６０７は位置検出信号の発生毎に内部のカウン
タをリセットする。

【００６７】その後、位置検出信号発生後１回目の周波
数信号（図７の周波数信号Ａ）が入力すると、速度検出
回路５は、周波数信号が発生する度に、シリンダ２の回
転速度を検出（検出速度Ｖａ）し、速度誤差算出回路６
と発生タイミング算出回路６０８とに供給する。速度誤
差算出回路６は、供給された検出速度Ｖａとシリンダ２
の目標速度Ｖｔとから、速度誤差Ｖｅを算出して加算回
路９に出力する。

【００６８】同じ１回目の周波数信号が入力すると、位
置検出回路６０７はカウンタの値に１を加える。この時
点でのカウンタ値が１であるため、１回目の周波数信号
は図２の素子Ａによるものと検出する。そして、この時
の位置検出信号発生素子２０２の取り付け位置を基準と
したシリンダ２の位置を検出（検出位置Ｓａ）し、発生
タイミング算出回路６０８に出力する。但し、検出位置
Ｓａは、位置検出信号発生素子２０２を基準とした素子
Ａの位置のことであり、図２において両者のなす角度は
２２．５度となる。

【００６９】発生タイミング算出回路６０８は、周波数
信号Ａ発生時点の検出速度Ｖａと検出位置Ｓａとによ
り、最新の位置検出信号の発生したタイミングＴａを算
出し、位相検出回路６０９に供給する。但し、発生タイ
ミングは、位置検出信号発生素子２０２と素子Ａとがシ
リンダ２の中心についてなす角度２２．５度を、検出速
度Ｖａで移動するのに要する時間として求めることがで
き、検出位置Ｓａの検出速度Ｖａによる商で求められ
る。

【００７０】発生タイミングＴａが供給されると位相検
出回路６０９は、その時点のカウンタ値と発生タイミン
グＴａとからシリンダ２の位相を検出（検出位相Ｐｒ
ａ）し、位相誤差算出回路６１０に供給する。位相誤差
算出回路６１０は供給された検出位相Ｐｒａと目標位相
Ｐｔａとから位相誤差Ｐｅａを算出し、加算回路９に供
給する。

【００７１】加算回路９は、周波数信号Ａの発生により
算出した速度誤差Ｖｅと位相誤差Ｐｅａとを加算してシ
リンダ駆動回路１０に出力する。シリンダ駆動回路１０
は、加算回路９の出力に基づいてシリンダ２の位相誤差
と速度誤差が零となるようにシリンダ２の回転を制御す
る。

【００７２】以後、上記の動作を繰り返すことによりシ
リンダ２の回転を制御する。以上のように第３の実施例
では、周波数信号発生の度に、位置検出回路６０７が検
出したシリンダ２の位置と、速度検出回路５が検出した
検出速度とから、発生タイミング算出回路６０８は位置
検出信号の発生位相を算出し、位相検出回路６０９は発
生位相と従来方法と同じ目標位相を用いてシリンダ２の
回転位相を検出する。そして、位相誤差算出回路６１０
は検出位相と目標位相とから位相誤差を検出する。

【００７３】従って、従来のようにシリンダ１回転に１
回だけではなく、１回転に２回以上発生する周波数信号
の発生する度に位相誤差を検出する、即ち、周波数信号
の発生する周期で位相誤差を算出するため、安定性およ
び応答性の高い位相制御を行うことができる。

【００７４】なお、上記の第３の実施例において、図６
中の破線で囲まれた部分６００は、マイクロコンピュー
タの中でソフトウェア処理によっても同様に実現するこ
とが可能であり、実施例にとどまるものではない。

【００７５】また、上記の第３の実施例において、周波
数信号は図７に示した矩形波として周波数信号の立ち上
がりエッジを信号の発生時点としているが、立ち下がり
エッジを発生時点としてもよい。そして、周波数信号は
矩形波でなく回転体の回転速度に比例した周波数で、回
転体の１回転に２回以上発生する信号であれば同様の効
果が得られるため、実施例にとどまるものではない。

【００７６】次に、本発明の第４の実施例について説明
する。図８は本発明の第４の実施例である回転体制御装
置の構成を示すブロック図である。図８に示すように回
転体制御装置は、回転体となるヘッド１を有するシリン
ダ２と、周波数信号発生手段となる周波数信号発生器３
及びシリンダ２に取り付けられた周波数信号発生素子９
０１（図９参照）と、位置検出信号発生手段となる位置
検出信号発生器４及びシリンダ２に取り付けられた周波
数信号発生素子９０２（図９参照）と、発生位相計測手
段となる発生位相計測回路８１０と、メモリ８１１と、
目標位相算出手段となる目標位相算出回路８０９と、位
相検出手段となる位相検出回路８０７と、位相誤差算出
手段となる位相誤差算出回路８０８と、速度誤差算出手
段となる速度誤差算出回路８０５と、加算手段となる加
算回路９と、回転体駆動手段となるシリンダ駆動回路１
０とからなる。

【００７７】図８に示された各回路の機能について、以
下に説明する。但し、図１と同一部分は同一符号とし説
明を省く。

【００７８】発生位相計測回路８１０は、位置検出信号
と周波数信号の発生位相を測定し、その測定結果をメモ
リ８１１に記憶する。メモリ８１１は発生位相計測回路
８１０の測定結果を記憶する。

【００７９】目標位相算出回路８０９は周波数信号発生
の度に、位置検出信号発生後の周波数信号の発生回数に
基づいて、メモリ８１１が記憶した位置検出信号と周波
数信号の発生位相より目標位相を算出し、位相誤差算出
回路８０８に供給する。但し、位置検出信号発生後の周
波数信号の発生回数とシリンダの回転位置との関係は、
第１の実施例における説明に基づく。

【００８０】位相検出回路８０７は、周波数信号発生時
点での回転位相基準信号を基準としたシリンダ２の位相
を検出し、位相誤差算出回路８０８に供給する。位相誤
差算出回路８０８は、目標位相と検出位相とから位相誤
差を算出し加算回路９に供給する。速度誤差算出回路８
０５は、周波数信号の発生時点のシリンダ２の速度を算
出し、目標速度とから速度誤差を算出し、加算回路９に
供給する。

【００８１】以上のように構成された回転体制御装置に
ついて、その動作を図９と図１０を用いながら説明す
る。図９は本発明の第４の実施例に用いるシリンダの構
成を示した図である。図９において、シリンダ２は各周
波数信号発生素子９０１は４５度（＝θ１０）間隔で８
つ配置し、素子Ａと位置検出信号発生素子９０２との取
付角が２２．５度（＝θ２０）となるように作成した。
しかし、工作精度等の問題で図９に示した角度θ１ａか
らθ１ｈ（但し、θ１ａ＝４４．５度，θ１ｂ＝４６．
０度かつθ１ａ＋θ１ｂ＋…＋θ１ｈ＝３６０度）、お
よびθ２（＝２２．０度）をなすように各素子が配置さ
れている。図１０は回転位相基準信号、位置検出信号及
び周波数信号の波形を示したタイミングチャートであ
る。

【００８２】発生位相計測回路８１０は、過去の回転状
態において予め位置検出信号と周波数信号の発生位相を
測定し、素子Ａと位置検出信号発生素子９０２とはθ
２、素子Ａと素子Ｂとはθ１ａ、以下θ１ｈまでの測定
結果をメモリ８１１は記憶する。

【００８３】シリンダ２が起動・回転して周波数信号Ａ
が発生すると、速度誤差算出回路８０５は、その時点で
の速度誤差を算出し、加算回路９に出力する。これと同
じくして、位相検出回路８０７はこの時点の位相Ｐｒａ
を検出して、位相誤差算出回路８０８に供給する。ま
た、目標位相算出回路８０９は、メモリ８１１が記憶し
た素子Ａと位置検出信号発生素子９０２との位相θ２に
基づいて、素子Ａによる周波数信号発生時点の目標位相
Ｐｔａを算出し、位相誤差算出回路８０８に供給する。

【００８４】位相誤差算出回路８０８は、検出位相Ｐｒ
ａと目標位相Ｐｔａとに基づいて位相誤差Ｐｅａを検出
し、加算回路９に供給する。

【００８５】加算回路９は、速度誤差算出回路８０５か
ら供給された速度誤差と位相誤差算出回路８０８から供
給された位相誤差とを加算してシリンダ駆動回路１０に
出力する。シリンダ駆動回路１０は、加算回路９の出力
に基づいてシリンダ２の位相誤差と速度誤差が零となる
ようにシリンダ２の回転を制御する。

【００８６】以後、この動作を繰り返すことによりシリ
ンダ２の回転を制御する。以上のように第４の実施例で
は、発生位相計測回路８１０が、予め周波数信号と位置
検出信号の発生位相を測定し、その結果をメモリ８１１
が記憶しておく。周波数信号の発生する度に、位相検出
回路８０７はシリンダ２の回転位相を検出する。目標位
相算出回路８０９は周波数信号の発生位置に対応した目
標位相を、メモリ８１１が記憶した発生位相の計測結果
に基づいて算出する。そして、位相誤差算出回路８０８
は検出位相と目標位相とから位相誤差を検出する。

【００８７】従って、位相誤差の算出回数を従来の１回
から周波数信号の発生回数にまで増加することができ
る。ここで、周波数信号発生毎の目標位相算出に際し、
目標位相算出回路８０９が実際の取付角θ２を用いずに
設計時の取付角θ２０を用いて算出した目標位相Ｐｔａ
０を用いた場合、検出位相Ｐｒａが本来の目標位相Ｐｔ
ａと等しく、実際は位相誤差が零であるにもかかわら
ず、Ｐｔａ０とＰｔａとが等しくないために位相誤差が
零にならずに、誤った位相状態に引き込まれてしまう事
態が発生する。この事態を防ぐために、位置検出信号と
周波数信号の発生位相を測定し、メモリ８１１に予め記
憶させておく事により、工作精度等に起因する製品間の
バラつきによる性能の低下をなくし、検出位置に対し正
確な目標位相が算出される。その目標位相を用いて位相
誤差を算出するため、正確な位相誤差を算出することが
できる。そして、位相誤差算出のサンプリング周波数を
高めることにより、従来よりも安定性および応答性の高
く、正確な位相制御を行うことができる。

【００８８】なお、上記の第４の実施例において、図８
中に破線で囲まれた部分８００はマイクロコンピュータ
の中でソフトウェア処理によっても同様に実現すること
可能であり、実施例にとどまるものではない。

【００８９】

【発明の効果】以上のように本発明では、回転体の位相
を検出する位相検出手段と、目標位相を算出する目標位
相算出手段と、位相誤差算出手段とを設けることによ
り、周波数信号が発生する度に位相誤差を算出する。よ
って、回転体が１回転する間に位相誤差を算出する回数
を増加して位相制御ゲインを上げ、安定性・応答性の高
い回転制御が可能な優れた回転体制御装置が実現でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例における回転体制御装置
の構成を示すブロック図

【図２】同第１の実施例における回転体の透視図

【図３】同第１の実施例において動作説明に用いる信号
波形図

【図４】本発明の第２の実施例における回転体制御装置
の構成を示すブロック図

【図５】同第２の実施例において動作説明に用いる信号
波形図

【図６】本発明の第３の実施例における回転体制御装置
の構成を示すブロック図

【図７】同第３の実施例において動作説明に用いる信号
波形図

【図８】本発明の第４の実施例における回転体制御装置
の構成を示すブロック図

【図９】同第４の実施例における回転体の透視図

【図１０】同第４の実施例において動作説明に用いる信
号波形図

【図１１】従来の回転体制御装置の構成を示すブロック
図

【符号の説明】

２ シリンダ ３ 周波数信号発生手段 ４ 位置検出信号発生手段 ５ 速度検出手段 ６，８０５ 速度誤差算出手段 ７，１０７，４０７，６０９，８０７ 位相検出手段 ８，１０８，４０８，６１０，８０８ 位相誤差算出手
段 ９ 加算手段 １０ 回転体駆動手段 １０９，４０９，８０９ 目標位相算出手段 ４１０ 時間差測定手段 ６０７ 位置検出手段 ６０８ 発生タイミング算出手段 ８１０ 発生位相計測手段 ８１１ メモリ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転体が１回転する間に２回以上の周波
   数信号を発生する周波数信号発生手段と、 前記回転体が１回転する間に１回、位置検出信号を発生
   する位置検出信号発生手段と、 前記周波数信号から回転速度を検出する速度検出手段
   と、 前記速度検出手段の出力と所定の目標速度とから速度誤
   差を算出する速度誤差算出手段と、 前記周波数信号が発生する度に、外部から供給される回
   転位相基準信号と前記周波数信号とから前記回転体の位
   相を検出する位相検出手段と、 前記位置検出信号と前記周波数信号とに応じて、前記回
   転位相基準信号と前記位置検出信号とが所定の位相関係
   となるための目標位相を算出する目標位相算出手段と、 前記位相検出手段の出力と前記目標位相算出手段の出力
   とから位相誤差を算出する位相誤差算出手段と、 前記速度誤差算出手段の出力と前記位相誤差算出手段の
   出力とを加算する加算手段と、 前記加算手段の出力に基づいて前記回転体を駆動する回
   転体駆動手段と、を備えた回転体制御装置。
2. 【請求項２】 回転体が１回転する間に２回以上の周波
   数信号を発生する周波数信号発生手段と、 前記回転体が１回転する間に１回、位置検出信号を発生
   する位置検出信号発生手段と、 前記周波数信号から回転速度を検出する速度検出手段
   と、 前記速度検出手段の出力と所定の目標速度とから速度誤
   差を検出する速度誤差算出手段と、 前記周波数信号が発生する度に、前記位置検出信号と前
   記周波数信号とから前記回転体の位相を検出する位相検
   出手段と、 外部から供給される回転位相基準信号の変化時から前記
   周波数信号が変化するまでの時間差を測定する時間差測
   定手段と、 前記時間差測定手段の出力に応じて、前記回転位相基準
   信号と前記位置検出信号とが所定の位相関係となるため
   の目標位相を算出する目標位相算出手段と、 前記位相検出手段の出力と前記目標位相算出回路の出力
   とから位相誤差を算出する位相誤差算出手段と、 前記速度誤差算出手段の出力と前記位相誤差算出手段の
   出力とを加算し出力する加算手段と、 前記加算手段の出力に基づいて前記回転体を駆動する回
   転体駆動手段と、を備えた回転体制御装置。
3. 【請求項３】 回転体が１回転する間に２回以上の周波
   数信号を発生する周波数信号発生手段と、 前記回転体が１回転する間に１回、位置検出信号を発生
   する位置検出信号発生手段と、 前記周波数信号から回転速度を検出する速度検出手段
   と、 前記速度検出手段の出力と所定の目標速度とから速度誤
   差を算出する速度誤差算出手段と、 前記周波数信号が発生する度に、前記周波数信号と前記
   位置検出信号とから前記回転体の位置を検出する位置検
   出手段と、 前記位置検出手段の出力と前記速度検出手段の出力とか
   ら前記位置検出信号の発生タイミングを算出する発生タ
   イミング算出手段と、 外部から供給される回転位相基準信号と前記発生タイミ
   ング算出手段の出力とから前記回転体の位相を検出する
   位相検出手段と、 前記位相検出手段の出力と所定の目標位相とから位相誤
   差を検出する位相誤差算出手段と、 前記速度誤差算出手段の出力と前記位相誤差算出手段の
   出力とを加算し出力する加算手段と、 前記加算手段の出力に基づいて前記回転体を駆動する回
   転体駆動手段と、を備えた回転体制御装置。
4. 【請求項４】 回転体が１回転する間に２回以上の周波
   数信号を発生する周波数信号発生手段と、 前記回転体が１回転する間に１回、位置検出信号を発生
   する位置検出信号発生手段と、 前記周波数信号が発生する度に、前記位置検出信号と前
   記周波数信号との発生位相を計測する発生位相計測手段
   と、 前記発生位相を記憶するメモリと、 前記位置検出信号と前記周波数信号とに応じて、前記位
   置検出信号と前記回転位相基準信号とが所定の位相関係
   となるための目標位相を、前記メモリの記憶内容に基づ
   いて算出する目標位相算出手段と、 前記周波数信号が発生する度に、前記回転位相基準信号
   と前記周波数信号とから前記回転体の位相を検出する位
   相検出手段と、 前記位相検出手段の出力と前記目標位相算出手段の出力
   とから位相誤差を算出する位相誤差算出手段と、 前記周波数信号と所定の目標速度とから速度誤差を検出
   する速度誤差算出手段と、 前記速度誤差算出手段の出力と前記位相誤差算出手段の
   出力とを加算し出力する加算手段と、 前記加算手段の出力に基づいて前記回転体を駆動する回
   転体駆動手段と、を備えた回転体制御装置。